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不同液体肥料对玉米根际微生物及玉米生长的影响

摘要：采用盆栽试验，通过平板梯度稀释培养,分别测定了不同液体肥料处理下玉米苗期和大喇叭口期根际细菌、真菌、放线菌的数量,株高，茎围，叶表面积，地上和地下部的鲜重，并做了相关性分析。主要结果为:施用不同的液体肥料会影响玉米根际微生物的数量，而且对不同的微生物种群有不同的影响；根际微生物的数量随着玉米的生长而逐渐增大；玉米植株施肥较不施肥的长势好，而根际微生物与玉米的株高、茎围、叶表面积等生理指标之间没有明显的相关性；放线菌与细菌之间呈明显的正相关性，与真菌之间呈明显的负相关性，细菌与真菌之间呈负相关性但不明显，根际的总微生物数量与细菌呈极明显的正相关性。

关键词：玉米 液体肥料 根际微生物 生理指标 相关性

Effcet of different liquid fertilizers on maize rhizosphere microorganisms quantities and growth

Abstract：Using pot experiment, through the plate dilution were measured, gradient under different liquid fertilizer processing seedling stage and maize rhizosphere period of huge bellbottom bacteria, actinomyces, fungi, plant height, stem wai, leaf area, ground and underground part of wet, and do the correlation analysis. Main application: the results of liquid manure will influence maize rhizosphere microorganisms and the number of different microbial populations have different effects;As the number of rhizosphere microorganisms and gradually increase the growth of corn;The maize rhizosphere microorganisms and plant height, stem wai, leaf surface physiological indexes has no obvious correlation between;Actinobacteria and bacteria was significantly positive correlation between the fungus, and the obvious negative correlation between bacteria and fungi, negative correlation is not obvious, but the total number of rhizosphere microorganisms and bacteria are very obviously positive correlation.

Key words：maize; liquid fertilizer; rhizosphere microorganisms; physiological indexes; correlation

　 根际是指受植物根系的影响，在物理、化学和生物学特性上不同于周围土体的根表面的微域土区。聚集在植物根系的根际微生物对土壤性状、植物吸收养分及生长发育都有明显影响[ 1, 2 ] 。研究作物根际环境对培育作物对土壤的适应性、提高作物水肥利用率、防治作物根系病害有重要的意义[3]。通过改善根际微生态环境来促进植物生长 ,以及从根际微环境中筛选具有良好促生和抗菌作用的有益菌群,在玉米、烟草、茶树等植物已有所报道[ 4-7 ]。同时,将土壤微生物种群、数量及分布作为评价土壤生态环境质量的重要指标,也受到了人们的重视[ 8, 9 ]。
根际微生物的群落结构和功能受土壤、植物等多重因子影响。应用现代分子生物学技术,如REP-PCR技术、PCR-DGGE技术等,原位测定根际微生物生物多样性、研究土壤-植物-微生物的互作关系,已成为根际微生物研究的热点。众多研究表明,不同的植物、土壤以及植物的不同发育时期、植物根际内的其他生物体如菌根菌和原生动物等对植物根际微生物的群落结构和功能均有影响[ 10～12 ]。国内外对玉米根际环境的研究主要侧重于植物营养方面：包括对玉米根际养分状况、玉米根系分泌物和玉米根际微生物的研究。这些研究所关注的科学问题各不相同，研究的深入程度存在差异，因此有必要对其进行综合概述，以便准确把握研究中存在的问题、有待深入研究的方向，从而推动此领域的研究工作不断深入。
玉米根际环境能刺激土壤微生物提高它们的代谢能力，根际中的有机化合物是提高土壤微生物新陈代谢的可能原因[13]。从细菌数量上来看，收获期玉米根际细菌总数比非根际要高[14]；从代谢特征来看，根面和原土体的微生物种群明显不同，而且距根面越近微生物结构受到的影响越大[15]。本文研究了不同液体肥料处理下玉米根际细菌、真菌和放线菌的数量变化,并对根际微生物与玉米苗期的植株长势进行了相关性分析，以期为进一步弄清植株生长强弱与根际微生物的关系并合理施用不同肥料提供参考。

1 试验材料与方法
1.1 试验处理
试验于2009年在河南农业大学三区网室进行,试验采用盆栽试验，盆高20cm，直径25cm。将土壤过筛，每盆装干土15kg，混入肥料：氮0.1g/kg干土，五氧化二磷0.1g/kg，氧化钾0.09g/kg干土，将土壤和肥料充分混匀后装盆，然后每盆种三粒玉米种子。
试验共设六个处理，每个处理12个重复。T1：10g微生物肥溶于1.5L水中，平均浇到12个处理上；T2: 用10kg水溶解200mL氨基酸，每个处理200mL；T3: 每个处理100mL沼液；T4: 用10kg水溶解200mL腐殖酸，每个处理200mL；T5:称取0.001886g复硝酚钠，用10kg水稀释，每个处理400mL；CK：不施任何液体肥料，作为试验对照。
1.2 土样采集
每个处理分别选取长势比较均匀的6盆植株，用卡尺量取茎围，卷尺量取植株高度、叶长、叶宽，然后铲去表土，深挖10～20cm，将根际土壤连同玉米根一同装入无菌袋，编号。土样带回实验室后，轻轻抖动根系抖去较大土壤颗粒，然后取黏附根系上的较小土壤颗粒，用于根际微生物的数量分析。
7

1.3 微生物培养测定
微生物数量分析采用常规稀释平板法,细菌采用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基;真菌采用马铃薯葡萄糖培养基;放线菌采用高氏1号培养基。操作程序为:①用1/100天秤称取10g土样,加入盛有100mL无菌水的500mL三角瓶中。②将盛有10g土样和100mL灭菌水的三角瓶放在振荡机上振荡10min,使土样均匀地分散在稀释液中，静置1分钟，制成10-1土壤悬浮液。③土壤颗粒分散后,用1ml无菌吸管吸取10-1土壤悬浮液1mL，移入装有9mL无菌水的试管中,摇匀制成10-2稀释液，依次按10倍法稀释,通常稀释到10- 7。④根据各类微生物在土壤中的数量多少选择经过适当稀释的悬液接种。在本次试验中，细菌为10– 4～10–6，真菌采用的稀释度为10- 2 ～10 - 4 ,放线菌为10 - 3 ～10 - 5 ,各重复3 次。⑤土壤悬浮液采用平板接种培养，接种了土壤悬浮液的培养皿,待培养基凝固后倒置于恒温箱中培养(细菌37℃培养2～3d ,真菌29℃培养3～5 d ,放线菌29℃培养5～7 d)后取出,选取出现菌落数在30～300之间的培养皿,应剔除被扩散性细菌或真菌菌落占据琼脂表面15%的培养皿,因为它们抑制了其他菌落的正常发育,会造成误差。⑥结果计算:每克土中菌落数= 菌落平均数×稀释倍数。
2 结果与分析
2.1根际微生物主要类群的初步分析鉴定
　 经鉴定供试的土壤细菌主要为G+ ,有球状的,也有杆状的。放线菌主要类群为链霉菌属,有粉红色孢子类群、绿色类群、白色孢子类群、黄色类群、粉红色孢群中的弗氏类群。真菌主要为曲霉属,青霉属、木霉属、葡萄穗霉属。以上这些类群均为土壤中的有益菌,它们对作物残体的分解与养分的转化起很大的作用。
2.2不同液体肥料对玉米不同生理期根际微生物数量影响
2.2.1不同液体肥料对玉米苗期根际微生物数量的影响
表1 不同施肥处理对玉米苗期根际微生物的影响
Table 1 Effects of diferent fertilizations on rhizosphere
microorganisms at seedling stage of maize
处理
细菌
真菌
放线菌
总计
*105 (个/g干土)
*103 (个/g干土)
*104 (个/g干土)
*104 (个/g干土)
T1
20
131
58
271
T2
47
43
79
553
T3
13
1190
11
260
T4
18
17
55
237
T5
57
40
104
678
CK
28
44
65
349
玉米在苗期后期，茎秆迅速伸长，叶片顺序展开，根系的数量和干重逐渐加，需要养分较多，而根际微生物大量聚集在植物根系周围，它们旺盛的代谢作用加强了有机质的分解，能够促进植物营养元素的矿化，增加养分的供应。
由表1看出,不同种类液体肥料对土壤三大微生物种群数量影响:(1)施用肥料不一定就能增加根际微生物的数量，其中T3对细菌、真菌、放线菌的数量影响都很明显，其他施肥处理对细菌、真菌、放线菌的数量影响程度各异。(2)各处理中微生物总量的排序：T5>T2 >CK> T1>T3>T4, T5和T2分别使微生物的总量增加了94%、58%，表明T5和T2对微生物的生长有明显的促进作用；T1、T3和T4分别使微生物的总量减少了22%、25%、32%，表明T1、T3和T4不能增加微生物的总数量。(3)细菌和放线菌数量的排序皆为：T5>T2>CK>T1 >T4> 沼液，T5、T2分别使细菌的数量增加了104%、68%，使放线菌的数量增加了60%、21%，表明T5和T2对细菌、放线菌的生长皆有明显的促进作用，而T1、T4、T3分别使细菌的数量减少了29%、36%、54%，使放线菌的数量减少了11%、15%、83%，表明T1、T4和T3对细菌、放线菌的生长皆有抑制作用；真菌数量的排序为：T3>T1>CK>T2>T5>T4，T3和T1分别使真菌的数量增加了2604%、198%，T2、T5和T4分别使真菌的数量减少了2%、9%、61%，表明T3和T1对真菌的生长有明显的促进作用，T4对真菌的生长有抑制作用，T2和T5对真菌的生长无明显的影响。
从上述分析可以看出，玉米根际细菌对T5、T3的敏感度较强，玉米根际真菌对T3和T1的敏感度最为明显，玉米根际放线菌对T3、T5的敏感度较强，总体来看，T3和T5对玉米根际微生物的数量有较为明显的影响。
2.2.2不同液体肥料对玉米大喇叭口期根际微生物数量的影响
拔节后，叶茎器官生长加速，吸收数量逐渐增多，吸收速度逐渐加快，并在大喇叭口期达到高峰，这一阶段需要养分较多，而聚集在根际的微生物能够促进植物营养元素的矿化，增加对作物的养分供应。
从表2可以看出，不同种类液体肥料对土壤三大微生物种群数量影响:（1）在六个施肥处理中，T2对细菌、真菌、放线菌的生长皆有促进作用，T4对细菌、真菌、放线菌的生长皆有抑制作用，其他施肥处理分别对细菌、真菌、放线菌的数量影程度各异，其中T3对细菌、真菌、放线菌的数量影响都很明显。(2)各处理中微生物总量的排序：T5>T2>T1>CK>T4> T3,T5、T2、T2分别使微生物的总量增加了146%、106%、0.4%,表明T5和T2对微生物的生长繁育有明显的促进作用；T3、T4分别使微生物的总量减少了11%、29%，表明T3和T4对微生物的生长有抑制作用；而T1对微生物总量的影响不明显。(3)细菌和放线菌数量的排序皆为：T5>T2>CK>T1>T4>T3，T5、T2分别使细菌的数量增加了145%、104%，使放线菌的数量增加了252%、
表2 不同液体肥料对玉米大喇叭口期根际微生物的影响
Table 2 Effects of different liquid fertilizers on rhizosphere
microorganisms at Huge bellbottom period of maize
处理
细菌
真菌
放线菌
总计
*105 (个/g干土)
*103 (个/g干土)
*104 (个/g干土)
*104 (个/g干土)
T1
119
312
22
1243
T2
247
181
68
2556
T3
52
5700
5
1095
T4
87
41
11
885
T5
297
81
81
3059
CK
121
89
23
1242
196%，表明T5和T2施用对细菌、放线菌的生长皆有明显的促进作用，而T1、T4、T3分别使细菌的数量减少了2%、39%、57%，使放线菌的数量减少了4%、52%、78%，表明T4和T3对细菌、放线菌的生长皆有抑制作用，T1对细菌、放线菌的生长无明显影响；真菌数量的排序为：T3>T1>T2>CK>T5>T4，T3、T1和T2分别使真菌的数量增加了6380%、251%、103%，T5和T4分别使真菌的数量减少了9%、54%，表明T3、T1和T2对真菌的生长有明显的促进作用，而T4对真菌的生长有抑制作用，T5对真菌的生长无明显的影响。
从上述分析看出，玉米根际细菌和放线菌对T5、T2的敏感度很强，玉米根际真菌对T3、T1和T2的敏感度很强，总体来说，T3、T2和T5对玉米根际微生物的数量影响很大。
2.2.3玉米苗期与大喇叭口期微生物数量的差异

表3大喇叭口期的微生物数量较苗期的相应增长量
Table 3 Huge bellbottom microbial populations in the period
of the corresponding period is seedling stage growing
玉米拔节至抽雄期间，是营养生长和生殖生长并进的时期，需要养分较多，而聚集在根系周围的大量微生物，它们旺盛的代谢作用加强了有机质的分解，能够促进植物营养元素的矿化，增加养分的供应，同时随着玉米生长发育进程的增长,玉米地上部分的增长, 生物量的增加, 地下部根系日益发达,也促进了根际微生物的生长, 使根际微生物数量相应增加,也表明了随着气温的增高根际微生物繁衍量随之增强。　
从表3可知,玉米在不同施肥条件下,苗期和大喇叭口期根际微生物数量的差异:(1)从三大微生物总量看,大喇叭口期随着作物地上、地下部生物量的增大及气温的升高,各施肥处理的微生物总量明显较苗期高,即使不施肥的对照处理,其微生物总量亦较七叶期增长250%以上。(2)从增长量看,细菌的增长量最大，其中T2的细菌增长量最大，T1的细菌增长量最低；真菌次之，其中T3的真菌增长量最大，T4的真菌增长量最低；而放线菌的绝对增量最低，且出现负增长，这是否与放线菌的高温效应有关,有待进一步研究。
从表3可以看出，随着玉米的生殖生长，玉米地上和地下部逐渐增长，生物量增加，同时由于气温的增高，玉米根际微生物的繁衍量明显增强，但是，放线菌的数量在逐渐减少，其原因有待进一步研究。
2.3 玉米生长强弱与微生物数量的关系
2.3.1不同施肥对玉米苗期植株长势的影响
表4 不同施肥对玉米苗期植株的影响
Table 4 Effects of different fertilizations on plant
growth at seedling stage of maize
处理
株高
茎围
叶表面积
地上部鲜重
地下部鲜重
（cm）
(cm）
（cm2）
（g）
（g）
T1
75.1
2.2
307.9
81.7
75.0
T2
60.9
1.88
215.9
106.7
80.0
T3
64.7
2.02
267.9
98.3
65.0
T4
53.0
1.85
238.0
48.3
61.7
T5
61.3
1.97
258.6
86.7
45.0
CK
46.0
1.55
150.2
53.3
41.7

表4是不同施肥条件下玉米苗期生长的调查结果，看出玉米的株高与茎围排序为：TI>T3>T5>T2>T4>CK，叶表面积的排序为：T1>T3>T5>T4>T2>CK,地上部鲜重的排序为：T2>T3>T5>T1>CK>T4，地下部鲜重的排序为：T2>T1>T3>T4>T5>CK,表明株高、茎围和叶表面积对不同的施肥表现出基本一致的生长趋势，T1生长最好，其次为T3和T5，对于地上部和地下部，T2能明显促进地上部和地下部的生长，其次是T3和T1，总体来看，T3和T1的玉米植株生长最好，玉米施肥较不施肥的植株长势好。
2.3.2玉米根际微生物与玉米各生理指标的关系
表5 玉米根际各微生物与各生理指标的相关性分析
Table 5 maize rhizosphere microorganisms and the various
physiological indexes of correlation analysis
指标
株高
茎围
叶表面积
地上部鲜重
地下部鲜重
细菌
0.029
-0.085
-0.188
0.329
0.200
真菌
0.380
0.337
0.358
0.401*
0.219
放线菌
-0.117
-0.184
-0.201
-0.072
-0.229
微生物总数
0.082
-0.045
-0.143
0.382
0.206
表5是不同施肥条件下玉米七叶期根际各微生物数量与各生理指标的相关性分析，从表5可以看出，真菌与各生理指标之间呈正相关关系，放线菌与各生理指标之间呈负相关关系，真菌较放线菌对生理指标的相关性大，但总体来说，各微生物数量与生理指标之间的相关性不明显，表明根际微生物的数量变化对玉米生长没有明显的促进或抑制作用。
2.4 玉米根际不同微生物种群之间的关系
由表6可知，放线菌与细菌之间呈明显的正相关性，与真菌之间呈明显的负相关性，而根际的总微生物数量与细菌呈极明显的正相关性，与放线菌呈明显的正相关性，细菌与真菌之间呈负相关性但不明显，表明玉米根际放线菌与细菌之间相互促进生长，而放线菌与真菌之间相互抑制生长，细菌与真菌之间相抑制但作用不明显；细菌是玉米根际的主要微生物种群。
表6 玉米根际不同微生物种群之间的相关性
Table 6 Different maize rhizosphere microorganisms
correlations between species

细菌
真菌
放线菌
真菌
-0.283

放线菌
0.608**
-0.736**

微生物总数
0.993**
-0.185
0.578**
3 结论与讨论
通过本次试验表明，在玉米苗期，根际细菌对沼液和复硝酚钠的敏感度较强，真菌对微生物肥和沼液的敏感度最为明显，放线菌对沼液和复硝酚钠的敏感度较强，总体来看，沼液和复硝酚钠对玉米根际微生物的数量有较为明显的影响；在玉米大喇叭口期，玉米根际细菌和放线菌对氨基酸和复硝酚钠的敏感度很强，真菌对微生物肥、氨基酸和沼液的敏感度很强，总体来说，氨基酸、沼液和复硝酚钠对玉米根际微生物的数量影响很大。表明随着玉米的生殖生长，玉米地上和地下部逐渐增长，生物量增加，同时由于气温的增高，玉米根际微生物的繁衍量明显增强，但是，放线菌的数量在逐渐减少。
总体来看，玉米植株施肥较不施肥的长势好，但通过相关性分析得知，各微生物数量与生理指标之间的相关性却不明显，即根际微生物的数量变化对玉米生长没有明显的促进或抑制作用；玉米根际放线菌与细菌之间相互促进生长，而放线菌与真菌之间相互抑制生长，细菌与真菌之间相抑制但作用不明显；细菌是玉米根际的主要微生物种群。
本研究结论是在盆栽试验条件下得出的结论，试验数据有局限性，还有待于通过大田生产实践检验。

参考文献

[1] 张淑香,高子勤.连作障碍与根际微生态研究Ⅱ.根系分泌物与酚酸物质.应用生态学报, 2000,11 (1) : 152～156.
[2] 张淑香,高子勤,刘海玲. 连作障碍与根际微生态研究Ⅲ.土壤酚酸物质及其生物学效应. 应用生态学报,2000,11(5):741～744.
[3] 苏德纯.作物根际环境及其研究方法[J].作物杂志,1991,(2):36-37.
[4] 徐长伦,杨新平,王志方,等.哈密瓜根系与根际微生态分析研究.中国微生态学杂志, 1997, 9 (1) : 45～47.
[5]　刘训理,王超,吴凡,等.烟草根际微生物研究.生态学报, 2006, 26 (2) : 552～557.
[6]　孙海新,刘训理.茶树根际微生物研究.生态学报, 2004, 24 (7) : 1353～1357.
[7]　Phili ppe Lemanceau, etal . Elect of Tiao Plant Species, Flax and Fomatoon the Wiversity of Soilpore Popu; ation of Fluorescent Pseudamonads .Applied and Enviromental Microbiology, 1995, (3) : 1004 - 1012.
[8]　范君华,刘明,黄伟.南疆温室和菜地土壤微生物学特性比较.土壤肥料, 2003, 31 (3) :31～33.
[9] 章家恩,刘文高,胡刚.不同土地利用方式下土壤微生物数量与土壤肥力的关系.土壤与环境,2002, 11 (12) : 140～143.
[10]　Hartmann A, SchmidM, WenzelW, Hinsinger Ph . Rhizosphere 2004 Perspectives and Challenges A Tribute to Lorenz Hiltner . Munich,Germany: GSF2 National Research Center for Environment and Health, 2005.
[11]　Zhang F S, Shen J B, Li L, Liu X J . An overview of rhizosphere processes related with plant nutrition in major cropping systems in China . Plant Soil, 2004, 260: 89 - 99.
[12] Johanss on J F, Paul L R, Finlay R D. Microbial interactions in the mycorrhizosphere and their significance for sustainable agriculture . FEMS Microbiol . Ecol, 2004, 48 (1) : 1 - 13.
[13] Baudoin E,E Benizri,A Gucken.Impct of growth stage on the bacterial community structure along maize roots,as determined by metaholic and genetic finger- -printing [J].Appl Soil Eool,2002,(19):135-145.
[14] 赵小蓉，林启美，孙嵌意，等。玉米根际与非根际解磷细菌的分布特点[J]。生态学杂志,2001,20(6):62-64.
[15] Baudoin E,E Benizri,A Guckertm.Metabolic fingerprint of mierobil communities from distinct maize rhizonsphere compartments [J].Eur J Soil Biol,2001,(37):85-93.